一種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，包括計算機控制模塊、精密時序發(fā)生組件和任意波形發(fā)生器，所述精密時序發(fā)生組件包括依次連接的外參考時鐘、時鐘及多頻率信號編碼模塊和數(shù)據(jù)流光扇出模塊，所述數(shù)據(jù)流光扇出模塊與任意波形發(fā)生器連接，計算機控制模塊分別與任意波形發(fā)生器、時鐘及多頻率信號編碼模塊和數(shù)據(jù)流光扇出模塊連接，所述任意波形發(fā)生器可以單臺獨立使用，亦可根據(jù)需求進(jìn)行擴展，可組成數(shù)十臺的任意波形發(fā)生器陣列，本實用新型將包含時鐘信號、選單信號、延時信號等的數(shù)據(jù)流以光的形式進(jìn)行高速傳輸，可多通道輸出重頻頻率可選的，延遲可控的，皮秒級抖動的高速任意波形。
【專利說明】
一種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及波形發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的任意波形發(fā)生器大多為獨立儀器的形式，難以實現(xiàn)多通道同步波形的輸出，無法根據(jù)實際需求進(jìn)行通道數(shù)的擴展。而多通道輸出重頻頻率可選的，延遲可控的，皮秒級抖動的高速任意波形，可應(yīng)用于各類固體激光裝置、醫(yī)療設(shè)備、高速電路測試等的研究測試。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種可進(jìn)行任意波形數(shù)字編碼的開放式多通道高速低抖動任意波形發(fā)生系統(tǒng)，將包含時鐘信號、選單信號、延時信號等的數(shù)據(jù)流以光的形式進(jìn)行高速傳輸，可多通道輸出重頻頻率可選的，延遲可控的，皮秒級抖動的高速任意波形。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]—種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，包括計算機控制模塊、精密時序發(fā)生組件和任意波形發(fā)生器，所述精密時序發(fā)生組件包括依次連接的外參考時鐘、時鐘及多頻率信號編碼模塊和數(shù)據(jù)流光扇出模塊，所述數(shù)據(jù)流光扇出模塊與任意波形發(fā)生器連接，計算機控制模塊分別與任意波形發(fā)生器、時鐘及多頻率信號編碼模塊和數(shù)據(jù)流光扇出模塊連接。
[0006]進(jìn)一步，所述任意波形發(fā)生器包括依次連接的時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊、時間延遲及驅(qū)動放大模塊、任意波形數(shù)字編碼模塊、數(shù)據(jù)倍率器、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器和低通濾波器，所述時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊與任意波形數(shù)字編碼模塊連接。
[0007]進(jìn)一步，所述任意波形發(fā)生器還包括鎖相倍頻器，所述時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊、鎖相倍頻器和高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器依次連接。
[0008]進(jìn)一步，所述任意波形發(fā)生器還包括第一分頻器，鎖相倍頻器與高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一分頻器分別連接，所述第一分頻器與數(shù)據(jù)倍率器連接。
[0009]進(jìn)一步，所述任意波形發(fā)生器還包括鑒相及控制模塊和第二分頻器，第一分頻器與第二分頻器連接，第二分頻器與鑒相及控制模塊連接，鑒相及控制模塊與第一分頻器連接，時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊與鑒相及控制模塊連接。
[0010]本實用新型的有益效果如下:
[0011]1、將多頻率信號與時鐘信號進(jìn)行混合編碼以光數(shù)據(jù)流的形式進(jìn)行傳輸，保證長距離傳輸下的微損耗；
[0012]2、依托于光數(shù)據(jù)流的強大扇出能力及高同步性，可對任意波形發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)行擴展，多臺任意波形發(fā)生器級聯(lián)工作，輸出多路同步任意波形；
[0013]3、通過設(shè)置鑒相及控制模塊，確保各時鐘信號間的相位一致性，以增強輸出波形的穩(wěn)定性與系統(tǒng)可靠性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:I一計算機控制模塊，2—精密時序發(fā)生組件，21—外參考時鐘，22—時鐘及多頻率信號編碼模塊，23—數(shù)據(jù)流光扇出模塊，3—任意波形發(fā)生器，31—時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊，32—時間延遲及驅(qū)動放大模塊，33—任意波形數(shù)字編碼模塊，34—數(shù)據(jù)倍率器，35—高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，36—低通濾波器，37—鎖相倍頻器，38—鑒相及控制模塊，391 —第一分頻器，392—第二分頻器。
【具體實施方式】
[0016]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0017]實施例一:
[0018]如圖1所示，一種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，包括計算機控制模塊1、精密時序發(fā)生組件2和任意波形發(fā)生器3，所述精密時序發(fā)生組件2包括依次連接的外參考時鐘21、時鐘及多頻率信號編碼模塊22和數(shù)據(jù)流光扇出模塊23。所述任意波形發(fā)生器3包括時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31、時間延遲及驅(qū)動放大模塊32、任意波形數(shù)字編碼模塊33、數(shù)據(jù)倍率器34、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35、低通濾波器36、鎖相倍頻器37、鑒相及控制模塊38、第一分頻器391和第二分頻器392，時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31、時間延遲及驅(qū)動放大模塊32、任意波形數(shù)字編碼模塊33、數(shù)據(jù)倍率器34、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35、低通濾波器36依次連接，數(shù)據(jù)倍率器34提高數(shù)據(jù)傳輸速率，低通濾波器36對高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35輸出的波進(jìn)行整形，所述時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31與任意波形數(shù)字編碼模塊33連接;所述時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31與鎖相倍頻器37連接;鎖相倍頻器37與高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35、第一分頻器391分別連接，為高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35提供工作時鐘；所述第一分頻器391與數(shù)據(jù)倍率器34、第二分頻器392分別連接，為數(shù)據(jù)倍率器34提供工作時鐘;第二分頻器392與鑒相及控制模塊38連接，進(jìn)行多信號相位鑒定;鑒相及控制模塊38與第一分頻器391連接，提供復(fù)位信號；時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31與鑒相及控制模塊38連接。所述任意波形發(fā)生器3可以單臺獨立使用，亦可根據(jù)需求進(jìn)行擴展，可組成數(shù)十臺的任意波形發(fā)生器陣列。所述數(shù)據(jù)流光扇出模塊23與各個任意波形發(fā)生器3的時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31連接，計算機控制模塊I分別與時間延遲及驅(qū)動放大模塊32、任意波形數(shù)字編碼模塊33、時鐘及多頻率信號編碼模塊22和數(shù)據(jù)流光扇出模塊23分別連接，實現(xiàn)波形選擇、延時控制、重復(fù)頻率選擇等。
[0019]本實用新型通過任意波形發(fā)生系統(tǒng)獲得多通道任意波形的方法為:
[0020](I)系統(tǒng)精密時序信號的發(fā)生采用一個外參考時鐘21，該時鐘的時鐘信號與多頻率觸發(fā)信號通過時鐘及多頻率信號編碼模塊22進(jìn)行混合編碼轉(zhuǎn)換為光數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流通過數(shù)據(jù)流光扇出模塊23以光數(shù)據(jù)流的形式扇出傳播至各個任意波形發(fā)生器3。光數(shù)據(jù)流通過時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31來實現(xiàn)時鐘與觸發(fā)信號的恢復(fù)，并輸入到任意波形數(shù)字編碼模塊33、鑒相及控制模塊38中；
[0021](2)恢復(fù)出的時鐘信號通過鎖相倍頻器37生成高頻的時鐘信號，為任意波形發(fā)生器3的高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35提供工作時鐘;高頻的時鐘信號通過第一分頻器391產(chǎn)生數(shù)據(jù)倍率器34的工作時鐘;通過第二分頻器392分出的時鐘信號作為多信號相位鑒定的時鐘；
[0022](3)恢復(fù)出的多頻率觸發(fā)信號經(jīng)過時間延遲及驅(qū)動放大模塊32之后，輸入到任意波形數(shù)字編碼模塊33中，啟動波形數(shù)據(jù)讀取程序，存儲在Flash存儲器中的波形數(shù)據(jù)開始在任意波形數(shù)字編碼模塊33中進(jìn)行第一次并串轉(zhuǎn)換以提升傳輸速率；
[0023](4)任意波形數(shù)字編碼模塊33輸出差分對信號到數(shù)據(jù)倍率器34中，經(jīng)過再一次并串轉(zhuǎn)換提升速率后輸入到高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35中。高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35的DDR采樣(前后沿采樣)工作模式再一次倍增了數(shù)據(jù)速率，最終達(dá)到輸出高帶寬的目標(biāo)。高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35的輸出波形存在固有紋波，經(jīng)過低通濾波器36后輸出波形整齊，高信噪比的任意波形脈沖；
[0024](5)高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器35的工作時鐘經(jīng)過兩次分頻后產(chǎn)生一個時鐘，用于對時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31輸出時鐘的采樣鑒相。當(dāng)鑒別出相位不一致時，鑒相及控制模塊38將輸出一個復(fù)位信號到第一分頻器391中，進(jìn)行數(shù)據(jù)倍率器34工作時鐘的重置；
[0025](6)任意波形發(fā)生系統(tǒng)的多個模塊，包括時鐘及多頻率信號編碼模塊22、數(shù)據(jù)流光扇出模塊23、時間延遲及驅(qū)動放大模塊32等都可由計算機實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)精密時序信號的時間延遲量設(shè)定，重復(fù)頻率設(shè)定，輸出波形選擇等。
[0026]該系統(tǒng)采用了多個頻率的工作時鐘，雖然都是由一個時鐘進(jìn)行倍頻或分頻獲得，但各時鐘信號間仍可能存在相位不匹配的情況。為保證任意波形輸出的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，采用第二分頻器392輸出的時鐘對時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31輸出的時鐘進(jìn)行邊沿采樣與相位鑒定，相位不匹配時，鑒相及控制模塊38輸出一個復(fù)位脈沖信號對第一分頻器391進(jìn)行一次復(fù)位;鑒相及控制模塊38再次對時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31與第二分頻器392輸出的兩路時鐘信號進(jìn)行鑒相，如果相位差滿足控制要求則鑒相及控制模塊38停止輸出復(fù)位脈沖，該通道高速任意波形工作時鐘相位鎖定;如果相位差不滿足控制要求，則鑒相及控制模塊38再次輸出復(fù)位脈沖信號，對第一分頻器391再次復(fù)位，進(jìn)入下一次鑒相過程，該過程重復(fù)循環(huán)，直到時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊31與第二分頻器392輸出的兩路時鐘信號的相位差滿足設(shè)計要求。
[0027]由于數(shù)據(jù)流光扇出模塊23具備較強的光數(shù)據(jù)流扇出能力，可輸出多路同步的數(shù)據(jù)流。根據(jù)實際使用需求，可以通過級聯(lián)多個任意波形發(fā)生器3組成陣列，獲得多通道的任意波形信號的同步輸出。
[0028]本實用新型的精密時序系統(tǒng)能將多頻率觸發(fā)信號與時鐘信號混合編碼成精密光數(shù)據(jù)流并扇出傳輸，經(jīng)過長距離傳輸后可恢復(fù)出時鐘信號與多頻率信號，并保持同步性;任意波形發(fā)生器3采用逐級提升工作頻率的方式，由計算機控制模塊I進(jìn)行輸出波形選擇、重復(fù)頻率選擇、延時參數(shù)控制等設(shè)定。該系統(tǒng)設(shè)置了鑒相及控制模塊38用于任意波形發(fā)生器3的工作時鐘與恢復(fù)的參考時鐘間的相位鑒定，保證多臺任意波形發(fā)生器3之間的時間同步。該系統(tǒng)采用模塊化開放式設(shè)計，全光纖連接，操作簡單，滿足大型裝置與系統(tǒng)的波形輸出需求，可根據(jù)實際使用需求，將多臺任意波形發(fā)生器3級聯(lián)組成輸出陣列，同步輸出多通道任意波形。
[0029]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，包括計算機控制模塊、精密時序發(fā)生組件和任意波形發(fā)生器，所述精密時序發(fā)生組件包括依次連接的外參考時鐘、時鐘及多頻率信號編碼模塊和數(shù)據(jù)流光扇出模塊，所述數(shù)據(jù)流光扇出模塊與任意波形發(fā)生器連接，計算機控制模塊分別與任意波形發(fā)生器、時鐘及多頻率信號編碼模塊和數(shù)據(jù)流光扇出模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述任意波形發(fā)生器包括依次連接的時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊、時間延遲及驅(qū)動放大模塊、任意波形數(shù)字編碼模塊、數(shù)據(jù)倍率器、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器和低通濾波器，所述時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊與任意波形數(shù)字編碼模塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述任意波形發(fā)生器還包括鎖相倍頻器，所述時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊、鎖相倍頻器和高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器依次連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述任意波形發(fā)生器還包括第一分頻器，鎖相倍頻器與高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一分頻器分別連接，所述第一分頻器與數(shù)據(jù)倍率器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多通道任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述任意波形發(fā)生器還包括鑒相及控制模塊和第二分頻器，第一分頻器與第二分頻器連接，第二分頻器與鑒相及控制模塊連接，鑒相及控制模塊與第一分頻器連接，時鐘及多頻率信號恢復(fù)模塊與鑒相及控制模塊連接。
【文檔編號】H03L7/18GK205584177SQ201620338503
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】黨釗, 王超, 左方明, 汪凌芳, 陳驥, 唐菱, 李克洪, 魏曉峰, 朱啟華, 胡東霞, 許黨朋, 齊珍, 陳德懷
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心